熱レンズ顕微鏡による単一分子分析法の研究

热透镜显微镜单分子分析研究

• 批准号: 09J08611
• 负责人: 清水 久史
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J08611/
• 关键词: 光熱変換分光法; マイクロ流体; ナノ流体; 単一分子分析; 光熱変換分光; 拡張ナノ空間; マイクロ化学チップ

微分干渉熱レンズ顕微鏡(DIC-TLM)と拡張ナノクロマトグラフィーを用いて数100nmサイズの流路内にaL体積の非蛍光性試料の高性能分離と高感度検出を集積化した。近年、単一細胞分析に代表される超微小量試料の分析法が強く求められている。当研究室では、これまでに拡張ナノ(10-1000nmサイズ)の流路を用いて、従来のクロマトグラフィーの原理的限界を突破する拡張ナノクロマトグラフィーを開発した。しかし、拡張ナノ空間では検出が蛍光に限られるため、分子の大多数を占める非蛍光性分子は分析の対象とならなかった。これに対して当研究室では、非蛍光性分子のバックグラウンドフリー検出を実現するDIC-TLMを開発し、非蛍光の単一分子検出や拡張ナノ空間内での濃度定量を世界で初めて実現した。そこで、DIC-TLMを拡張ナノクロマトグラフィーの検出器として利用し非蛍光性試料の高性能分離と高感度検出を集積化することを目的とした。実験として、石英基板上に幅2.3μm、深さ250nmの流路を電子線リソグラフィーとプラズマエッチングを用いて作成し、これをカラム(固定相)とした。次に、非極性溶媒を移動相として流路内に導入し、圧力操作によって非蛍光性試料をインジェクションして分離・検出した。DIC-TLMの積算時間、移動相の組成、および流速等を最適化した結果、ピークは良好に分離され、ピーク面積から定量が可能であることも確認した。また、インジェクションされた試料の体積と分子数を計算したところ～10fL、10^7個であった。以上の結果より、超微小量の非蛍光性試料の高性能分離と高感度検出に初めて成功した。本研究は、将来的に単一細胞・単一分子分析デバイスとして発展させることにより、遺伝子の発現メカニズムの解明やがん細胞・iPS細胞の分析を通じて学術と産業の両分野に貢献するものと期待される。

Differential Interferential Thermal Microscope (DIC-TLM) and No. 10 High-performance separation and high-sensitivity extraction and integration of non-phosphoric samples in a 0nm flow path with a volume of aL. In recent years, single cell analysis has become a representative method of analysis of ultra-fine amounts of samples. When the research laboratory uses the flow path of Zhang Nana (10-1000nm サイズ), it uses いて, The limit of the principle of のクロマトグラフィーの is broken through and the する拡张ナノクロマトグラフィーを开発した.しかし, 拡张ナノspaceでは検出が荍光にlimit られるため, moleculeのmostを Accountingめるnon-photometric moleculeはANALYSISの対 resemble とならなかった. DIC-T LMを开発し, non-荍光の単一molecule検出や拡张ナノでのconcentration quantification in the space is the world's first て実appear した.そこで、DIC-TLMを拡张ナノクロマトグラフィーの検出器としてThe aim is to achieve high-performance separation and high-sensitivity integration of non-photescent samples.実験として, 2.3μm width, 250nm depth, electronic wire line on the quartz substrateラフィーとプラズマエッチングを is made of いて, これをカラム (stationary phase) とした. The non-polar solvent is introduced into the flow path as the mobile phase, and the non-optical sample is separated and discharged through the pressure operation. DIC-TLM's integration time, mobile phase composition, flow rate, etc. were optimized and the result was good, the separation was good, the area was quantitative, and it was possible and confirmed.また、インジェクションされた The volume of the sample and the number of molecules are calculated したところ～10fL, 10^7 pieces of であった. The above results indicate that high-performance separation and high-sensitivity extraction of ultra-small amounts of non-phosphorescent samples have been successfully achieved. This research will focus on the future of single cell and single molecule analysis. Analytical analysis of やがん cells and iPS cells by ニズムの通じてAcademic and industrial fields にContribution するものとLooking forward to される.

项目成果

Detection of non-fluorescent molecules in extended nanospace using differential interference contrast thermal lens microscope

使用微分干涉差热透镜显微镜检测扩展纳米空间中的非荧光分子

• 发表时间: 2010
• 作者: H.Shimizu;K.Mawatari;T.Kitamori
• 通讯作者: T.Kitamori

微分干渉熱レンズ顕微鏡の開発と液相単一分子計測の研究

微分干涉热透镜显微镜研制及液相单分子测量研究

• 发表时间: 2009
• 作者: 清水久史;馬渡和真;北森武彦
• 通讯作者: 北森武彦

Development of Differential Interference Contrast Thermal Lens Microscope for Single Non-Fluorescent Molecule Analysis in Nanochannel

开发用于纳米通道中单个非荧光分子分析的微分干涉差热透镜显微镜

• 发表时间: 2009
• 期刊: Proceedings of Micro Total Analysis System (μTAS)
• 作者: H.Shimizu;K.Mawatari;T.Kitamori
• 通讯作者: T.Kitamori

Sensitive Determination of Concentration of Nonfluorescent Species in an Extended-Nano Channel by Differential Interference Contrast Thermal Lens Microscope

• DOI: 10.1021/ac1017088
• 发表时间: 2010-09-01
• 期刊: ANALYTICAL CHEMISTRY
• 影响因子: 7.4
• 作者: Shimizu, Hisashi;Mawatari, Kazuma;Kitamori, Takehiko
• 通讯作者: Kitamori, Takehiko

微分干渉熱レンズ顕微鏡による拡張ナノ空間の分析

使用微分干涉热透镜显微镜分析扩展纳米空间

• 发表时间: 2009
• 作者: E.Sugano;H.Tomita;H.Isago;H.Yawo;Y.Fukazawa;R.Shigemoto;T.Hiroi;M.Kato;M.Hirabayashi;M.Tamai;清水久史・馬渡和真・北森武彦
• 通讯作者: 清水久史・馬渡和真・北森武彦